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JP4818977B2 - Fast atom beam source, fast atom beam emission method, and surface modification apparatus - Google Patents
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JP4818977B2 - Fast atom beam source, fast atom beam emission method, and surface modification apparatus - Google Patents

Fast atom beam source, fast atom beam emission method, and surface modification apparatus Download PDF

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Description

本発明は、プラズマを発生させて原子を放出する高速原子線源[FAB (Fast Atom Bombardment)又はSaddle Field Source]、および高速原子線放出方法、ならびに高速原子線源を搭載する表面処理装置(例えば表面改質装置)に関するものである。   The present invention relates to a fast atom beam source (FAB (Fast Atom Bombardment) or Saddle Field Source) that emits plasma by generating plasma, a fast atom beam emission method, and a surface treatment apparatus (for example, a fast atom beam source) Surface modification device).

常温の大気中に存在する原子、分子よりはるかに大きな運動エネルギで、かつ方向性を持っているものは高速原子線と呼ばれ、また、その高速原子線を発生させるものは高速原子線源と呼ばれる。   Atoms that have a much higher kinetic energy and directionality than atoms and molecules present in normal temperature atmospheres are called fast atom beams, and those that generate such fast atom beams are called fast atom beam sources. be called.

高速原子線源は、主に半導体製造プロセスで使用される加工工程などに利用されている。高速原子線源は、イオンビームに比べ加工対象を帯電させないことが特徴であって、帯電による対象物へのダメージや、対象物の特性により帯電すると所望の処理精度が確保できないような場合でも使用することができる。   High-speed atomic beam sources are mainly used for processing steps used in semiconductor manufacturing processes. Compared with ion beams, high-speed atomic beam sources are characterized by the fact that the workpiece is not charged, and can be used even when the target processing accuracy cannot be ensured by charging due to damage to the target due to charging or the characteristics of the target. can do.

しかし、従来の高速原子線源においては、放出される原子線の密度が均一になり難いという課題がある。この課題を解決するため、高速原子線源において放出される原子の分布を面均一にするようにした技術が特許文献1に記載されている。   However, the conventional fast atomic beam source has a problem that the density of emitted atomic beams is difficult to be uniform. In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a technique in which the distribution of atoms emitted from a high-speed atomic beam source is made uniform.

特許文献1には、プラズマを生成する放電容器に複数の孔を有する放出電極あるいはガス導入電極を設け、前記孔の長さあるいは径を位置によって異なるように設定し、放出される原子の分布の均一化を図るようにした構成の高速原子線源が記載されている。   In Patent Document 1, a discharge electrode or a gas introduction electrode having a plurality of holes is provided in a discharge vessel that generates plasma, and the length or diameter of the holes is set differently depending on the position, and the distribution of emitted atoms is determined. A high-speed atomic beam source having a configuration designed to be uniform is described.

特許第3363040号公報Japanese Patent No. 3363040

しかしながら、処理される対象物の形状、また、例えばウエハのようなチップに比べて大きなもの、またはエッチングレートを向上させる場合、あるいは設備の構成によっては、原子線源と対象物との距離が不均一になる場合があり、このような場合に高速原子を照射すると、対象物に衝突する原子密度が均一にならず、対象物の構造が設計と不一致となり、不良を発生させてしまう。   However, the distance between the atomic beam source and the object may be inconsequential depending on the shape of the object to be processed, the size of the object compared to a chip such as a wafer, the case where the etching rate is improved, or the equipment configuration. In such a case, when high-speed atoms are irradiated, the density of atoms that collide with the object does not become uniform, the structure of the object does not match the design, and a defect occurs.

また、処理の量や対象物が変われば、従来法では原子線源の構造を変更しなければならず、経済的ではない。   Also, if the amount of treatment and the object change, the conventional method requires changing the structure of the atomic beam source, which is not economical.

本発明は、前記従来の課題を解決するものであって、安価に短時間で所望の単位時間当たりの放出原子密度分布にすることを可能にした高速原子線源および高速原子線放出方法ならびに表面改質装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a fast atom beam source, a fast atom beam emission method, and a surface capable of providing a desired emission atom density distribution per unit time in a short time at a low cost. An object is to provide a reformer.

前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

本発明の第1態様によれば、一部が開口され、陰極として作用して、原子を放出可能な放出部を有し、かつ内部にプラズマを発生させる筒状体と、
前記筒状体の内部に配置された複数の棒状の陽極と、
前記陽極に電気的に接続されて前記陽極に電圧を印加して、前記筒状体内に前記プラズマを発生させて、前記放出部から原子を放出させる電源と、
前記筒状体の内部で前記放出部に対して前記陽極を変位させる陽極駆動部と
前記陽極駆動部を制御して、前記放出部に対して前記陽極を所定周期毎に接近し又は離れるように変位させる制御部とを備えて、
前記複数の棒状の陽極の長手軸方向はそれぞれ前記放出部に大略平行な状態で、かつ、前記放出部が、前記原子を放出する対象の対象物の面に対して傾斜した状態で、前記筒状体の内部で前記プラズマを発生させて前記放出部から前記原子を放出するとともに、前記複数の棒状の陽極のうち、少なくとも前記対象物に近い側の前記陽極を前記放出部に対して変位させる原子線源を提供する。
According to the first aspect of the present invention, a cylindrical body that is partially opened, acts as a cathode, has an emission part capable of emitting atoms, and generates plasma inside,
A plurality of rod-shaped anodes arranged inside the cylindrical body;
A power source electrically connected to the anode, applying a voltage to the anode, generating the plasma in the cylindrical body, and emitting atoms from the emitting portion;
An anode driving part for displacing the anode with respect to the discharge part inside the cylindrical body ;
The anode driving section controls the, Bei and a control unit for displacing the anode of such or away close to a predetermined cycle with respect to the emission regions Ete,
In the state where the longitudinal axis directions of the plurality of rod-shaped anodes are substantially parallel to the emission part, and the emission part is inclined with respect to the surface of the target object from which the atoms are emitted, The plasma is generated inside the object to emit the atoms from the emission part, and at least the anode on the side close to the object among the plurality of rod-like anodes is displaced with respect to the emission part. Provide an atomic beam source.

本発明の第態様によれば、前記陽極の前記変位に関連して、前記電源から前記陽極に印加される前記電圧を制御する制御装置をさらに備える第1の態様に記載の原子線源を提供する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the atomic beam source according to the first aspect, further comprising a control device that controls the voltage applied from the power source to the anode in relation to the displacement of the anode. provide.

本発明の第態様によれば、筒状体を陰極とし、前記筒状体の内部に設けられた陽極に電圧を印加して前記筒状体の内部でプラズマを発生させて前記筒状体の一部が開口されて陰極として作用して、原子を放出可能な放出部から原子を放出するとともに、前記筒状体の内部で前記放出部に対して前記陽極を陽極駆動部により変位させるとともに、
前記陽極として複数の棒状の陽極が配置されており、前記複数の棒状の陽極の長手軸方向はそれぞれ前記放出部に大略平行な状態で、かつ、前記放出部が、前記原子を放出する対象の対象物の面に対して傾斜した状態で、前記筒状体の内部で前記プラズマを発生させて前記放出部から前記原子を放出するとともに、前記複数の棒状の陽極のうち、少なくとも前記対象物に近い側の前記陽極を前記放出部に対して変位させる、原子線放出方法を提供する。
本発明の第態様によれば、前記陽極駆動部を制御して、前記放出部に対して前記陽極を所定周期毎に変位させつつ、前記筒状体の内部で前記プラズマを発生させて前記放出部から前記原子を放出する、第の態様に記載の原子線放出方法を提供する。
According to the third aspect of the present invention, the cylindrical body is used as a cathode, and a voltage is applied to an anode provided inside the cylindrical body to generate plasma inside the cylindrical body. acts as part is open cathode, as well as emit atoms from the discharge portion capable of releasing atom, the anode relative to the emitting portion inside of the tubular body causes displaced by the anode driver ,
A plurality of rod-shaped anodes are arranged as the anode, and the longitudinal axis directions of the plurality of rod-shaped anodes are substantially parallel to the emission portion, and the emission portion emits the atoms. In an inclined state with respect to the surface of the object, the plasma is generated inside the cylindrical body to emit the atoms from the emission part, and at least the object among the plurality of rod-shaped anodes An atomic beam emission method is provided in which the anode on the near side is displaced with respect to the emission part .
According to a fourth aspect of the present invention, the plasma is generated inside the cylindrical body by controlling the anode driving unit and displacing the anode at predetermined intervals with respect to the emitting unit. The atomic beam emission method according to the third aspect, in which the atoms are emitted from the emission part.

本発明の第態様によれば、前記陽極の前記変位に関連して、前記電源から前記陽極に印加される前記電圧を制御しながら、前記筒状体の内部でプラズマを発生させて前記開口部から原子を放出する、第3又は4の態様に記載の原子線放出方法を提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, in relation to the displacement of the anode, plasma is generated inside the cylindrical body while controlling the voltage applied to the anode from the power source, thereby opening the opening. An atomic beam emission method according to the third or fourth aspect, in which atoms are emitted from a part.

本発明の第態様によれば、筒状体内部にプラズマを発生させた原子線源から原子を対象物に放出して前記対象物の表面改質をする表面改質装置において、
載置台に載置された前記対象物の平面に垂直な軸に対し、前記原子線源における原子を放出する放出中心軸を傾斜して設置されるとともに、
前記原子線源として、第1又は2の態様に記載の原子線源により構成する表面改質装置を提供する。
According to the sixth aspect of the present invention, in the surface modification device for modifying the surface of the object by discharging atoms to the object from an atomic beam source that has generated plasma inside the cylindrical body,
With respect to an axis perpendicular to the plane of the object placed on the mounting table, the emission center axis for emitting atoms in the atomic beam source is inclined and installed,
As the atomic beam source, there is provided a surface modification apparatus constituted by the atomic beam source according to the first or second aspect.

前記構成により、内部にプラズマを発生させて原子を放出する陰極の筒状体内部に棒状の陽極を配置し、この陽極を変位可能にして、対象物に対して最適な単位時間当たりの放出原子密度分布となるように、筒状体内の陽極を変位させ、放電空間内の電子密度を制御することにより、所望の処理能力を確保することが可能になる。
By the arrangement, inside plasma is generated by arranging the rod-shaped anode in the cylindrical body portion of the cathode which releases atoms, and can be displaced with this anode, release per optimal time unit to the object By displacing the anode in the cylindrical body so as to have an atomic density distribution and controlling the electron density in the discharge space, it becomes possible to ensure a desired processing capability.

本発明によれば、陰極である筒状体内部の陽極を変位させ、放電空間内の電子密度を制御することにより、安価に短時間で所望の単位時間当たりの放出原子密度分布を得ることができ、表面改質装置においては、良好な表面処理が可能になる。   According to the present invention, a desired emission atom density distribution per unit time can be obtained in a short time at a low cost by displacing the anode inside the cylindrical body, which is the cathode, and controlling the electron density in the discharge space. In addition, in the surface modification apparatus, a good surface treatment can be performed.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施形態に係る高速原子線源を説明するための高速原子線源の一部を破断して示す斜視図であり、1は高速原子線源の外枠(筒状体の一例、図1では直方体形状の筒状体で示す。)、2は外枠1の内部に互いに平行に配置された複数の棒状の陽極、3は外枠1の外部に配置された直流高圧電源、4は外枠1の内部の放電空間、5は外枠1の一面に配置されて外枠1の外部と放電空間4を繋ぐ原子放出部、6は外枠1の一面に配置されたガス導入部、7は放出される原子線を示す。   FIG. 1 is a perspective view of a fast atomic beam source for explaining the fast atomic beam source according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing a part of the fast atomic beam source. 1 is a rectangular parallelepiped cylindrical body in FIG. 1.) 2 is a plurality of rod-like anodes arranged parallel to each other inside the outer frame 1, and 3 is arranged outside the outer frame 1. DC high-voltage power supply, 4 is a discharge space inside the outer frame 1, 5 is an atomic emission part arranged on one surface of the outer frame 1 to connect the outside of the outer frame 1 and the discharge space 4, and 6 is arranged on one surface of the outer frame 1 The gas introduction portion 7 is an emitted atomic beam.

図1において、高速原子線源の外枠1は、絶縁体またはアースと接続された導電体で構成されており、内部に設けられた複数の陽極2には直流高圧電源3が接続されて、例えば2kV〜3kVの電圧を複数の陽極2のそれぞれに印加する。また、外枠1の一部(少なくとも、陽極2の軸方向と平行な方向沿いの面、図1では上面と下面)には、外部と放電空間4を繋ぐ開口である原子放出部5が設けられている。原子放出部5は、外枠1の導電体部分と導通が取れており、共に陰極として作用する。原子放出部1の形状は、無数の貫通孔がある導電性の板体とするものが一般的である。原子放出部5は、図1では、上下に2つの面を設けているが、高速原子線を効率良く発生させるためには、上下いずれか1つの面とするのが好ましい。複数の陽極2は、一例として、それぞれ、上下の原子放出部5に対して同一距離だけ離れて互いに大略平行に配置されている。   In FIG. 1, an outer frame 1 of a fast atomic beam source is composed of a conductor connected to an insulator or ground, and a DC high voltage power source 3 is connected to a plurality of anodes 2 provided therein, For example, a voltage of 2 kV to 3 kV is applied to each of the plurality of anodes 2. In addition, an atomic emission portion 5 that is an opening connecting the outside and the discharge space 4 is provided on a part of the outer frame 1 (at least on a surface along a direction parallel to the axial direction of the anode 2, and in FIG. 1, an upper surface and a lower surface). It has been. The atom emitting portion 5 is electrically connected to the conductor portion of the outer frame 1 and both act as a cathode. The shape of the atom emitting portion 1 is generally a conductive plate having an infinite number of through holes. In FIG. 1, the atomic emission part 5 is provided with two upper and lower surfaces. However, in order to efficiently generate a high-speed atomic beam, it is preferable to use one of the upper and lower surfaces. As an example, the plurality of anodes 2 are disposed substantially parallel to each other with the same distance from the upper and lower atom emitting portions 5.

さらに、外枠1の一部(図1では、原子放出部5が配置された上面と直交する左側の側面)には、外枠1の外部から放電用のガスを導入するためのガス導入部6が設けられている。ガス導入部6は、この配置に限らず、外枠1の形状、および陽極2の形状と位置に応じて、プラズマが安定する最適な場所へ配置することが望ましい。ガス導入部6には、ガス供給装置70が連結されて、制御装置100の制御の下に、ガス供給装置70から、プラズマを形成するのに必要なガスがガス導入部6を通して外枠1の内部の放電空間4に供給されるようにしている。   Further, a gas introduction part for introducing a discharge gas from the outside of the outer frame 1 to a part of the outer frame 1 (on the left side surface orthogonal to the upper surface on which the atomic emission part 5 is arranged in FIG. 1). 6 is provided. It is desirable that the gas introduction unit 6 is arranged not only in this arrangement, but also in an optimum place where the plasma is stabilized according to the shape of the outer frame 1 and the shape and position of the anode 2. A gas supply device 70 is connected to the gas introduction unit 6, and under the control of the control device 100, a gas necessary for forming plasma from the gas supply device 70 passes through the gas introduction unit 6 in the outer frame 1. It is supplied to the internal discharge space 4.

なお、所望の原子線7の密度が得られるものであれば、外枠1の形状は任意に設計できる。また、原子放出部5の配置は、所望の原子線7の密度が得られる場所であれば、設置個数、方向、場所を任意に設定することができる。第1実施形態における図1に示す原子放出部5の位置は、放出原子密度の比較的高い位置に配置した例である。   The shape of the outer frame 1 can be arbitrarily designed as long as the desired density of the atomic beam 7 can be obtained. In addition, the arrangement of the atomic emission portions 5 can be arbitrarily set in terms of the number of installation, direction, and location as long as the desired density of atomic beams 7 can be obtained. In the first embodiment, the position of the atom emitting portion 5 shown in FIG.

ガス供給装置70により、ガス導入部6からプラズマを形成するガス、例えばAr、N、He、H、O、HOなどを放電空間4内に導入し、減圧装置71により放電空間4の圧力を約100Pa以下にし、直流高圧電源3により陽極2に直流電圧を印加することによって、放電空間4にプラズマが形成される。制御装置100は、ガス供給装置70と、減圧装置71と、直流高圧電源3と、陽極駆動装置31に接続された制御部32とをそれぞれ動作制御して、放電空間4にプラズマを形成するようにする。 A gas that forms plasma, for example, Ar, N 2 , He, H, O 2 , H 2 O, or the like is introduced into the discharge space 4 from the gas introduction unit 6 by the gas supply device 70, and the discharge space 4 is discharged by the decompression device 71. The plasma is formed in the discharge space 4 by applying a direct current voltage to the anode 2 from the direct current high voltage power source 3 with a pressure of about 100 Pa or less. The control device 100 controls the operation of the gas supply device 70, the decompression device 71, the DC high-voltage power supply 3, and the control unit 32 connected to the anode driving device 31 to form plasma in the discharge space 4. To.

図2Aは、本発明の前記第1実施形態に係る高速原子線源を搭載した表面処理装置の一例としての表面改質装置を示す概略構成図であり、11は反応容器により構成される反応室、12は処理対象物である一方の基板であって一例としてSi(シリコン)からなり、13は処理対象物である他方の基板であって一例としてSi(シリコン)からなる。制御装置100は、ガス供給装置70と、減圧装置71と、直流高圧電源3と、陽極駆動装置31に接続された制御部32とをそれぞれ有する高速原子線源19,20と、ベローズ駆動装置74などとを動作制御するとともに、質量分析器28,30からの分析結果情報が入力されて、放電空間4にプラズマを形成して基板の表面改質を行なうようにする。   FIG. 2A is a schematic configuration diagram showing a surface modification device as an example of a surface treatment device equipped with the fast atomic beam source according to the first embodiment of the present invention, and 11 is a reaction chamber constituted by a reaction vessel. , 12 is one substrate that is a processing target, and is made of Si (silicon) as an example, and 13 is the other substrate that is a processing target, and is made of Si (silicon) as an example. The control device 100 includes a gas supply device 70, a decompression device 71, a DC high-voltage power supply 3, high-speed atomic beam sources 19 and 20 each having a control unit 32 connected to the anode drive device 31, and a bellows drive device 74. And the like, and the analysis result information from the mass analyzers 28 and 30 is input to form plasma in the discharge space 4 to modify the surface of the substrate.

一方の基板12は下部基板台14の上に載置され、他方の基板13は上部基板台15に固定される。上部基板台15には静電チャック16が埋め込まれ、静電チャック16に電圧印加装置73により電圧を印加することにより、他方の基板13は静電チャック16に静電吸着される。上部基板台15は、ベローズ17に取り付けられて、反応室11に対して昇降可能としている。すなわち、ベローズ17は、その下端が、反応室11の上面に固定されたリング状固定板17cに固定され、ベローズ17の上端には固定板17bが固定されている。固定板17bを貫通して固定板17bに支持棒17aが固定されている。支持棒17aの下部は反応室11を貫通して、下端に上部基板台15が固定されている。ベローズ17は、エアーポンプなどのベローズ駆動装置74に連結されて、ベローズ駆動装置74が駆動されることにより、ベローズ17が伸縮して、固定板17bよって支持棒17aが昇降し、上部基板台15を昇降させることができる。すなわち、このベローズ17を上下することにより、ベローズ17に連結された上部基板台15を上下動することができて、対向する面が互いに表面改質された他方の基板13を、一方の基板12に圧着させることができる。   One substrate 12 is placed on the lower substrate table 14, and the other substrate 13 is fixed to the upper substrate table 15. An electrostatic chuck 16 is embedded in the upper substrate base 15, and the other substrate 13 is electrostatically attracted to the electrostatic chuck 16 by applying a voltage to the electrostatic chuck 16 by a voltage application device 73. The upper substrate base 15 is attached to the bellows 17 and can be moved up and down with respect to the reaction chamber 11. That is, the lower end of the bellows 17 is fixed to a ring-shaped fixing plate 17 c fixed to the upper surface of the reaction chamber 11, and the fixing plate 17 b is fixed to the upper end of the bellows 17. A support bar 17a is fixed to the fixed plate 17b through the fixed plate 17b. The lower portion of the support rod 17a penetrates the reaction chamber 11, and the upper substrate base 15 is fixed to the lower end. The bellows 17 is connected to a bellows driving device 74 such as an air pump. When the bellows driving device 74 is driven, the bellows 17 expands and contracts, and the support bar 17a is moved up and down by the fixing plate 17b. Can be moved up and down. That is, by moving the bellows 17 up and down, the upper substrate base 15 connected to the bellows 17 can be moved up and down, and the other substrate 13 whose surface facing each other is surface-modified is used as one substrate 12. Can be crimped to.

18は反応室11の真空排気口、71は反応室11内を真空吸引して減圧にする減圧装置、19は一方の基板12を改質するための高速原子線7を放出する第1の高速原子線源(例えば、図1の高速原子線源)、20は他方の基板13を改質するための高速原子線7を放出する第2の高速原子線源(例えば、図1の高速原子線源)、両高速原子線源19、20には、それぞれ、ガス供給配管21、22と、陽極2への電圧印加用の電力供給配線23、24が接続されている。ガス供給配管21、22と電力供給配線23、24は、供給コネクタ25、26により、反応室11の真空度を保つことができるようにしている。また、支持棒17aも、シール17dにより反応室11の真空度を保つことができるようにしている。   18 is a vacuum exhaust port of the reaction chamber 11, 71 is a decompression device that vacuums the inside of the reaction chamber 11 to reduce the pressure, and 19 is a first high-speed atomic beam 7 that emits a high-speed atomic beam 7 for modifying one substrate 12. An atomic beam source (for example, the fast atom beam source of FIG. 1), 20 is a second fast atom beam source (for example, the fast atom beam of FIG. 1) that emits a fast atom beam 7 for modifying the other substrate 13. Source) and the fast atomic beam sources 19 and 20 are connected to gas supply pipes 21 and 22 and power supply wirings 23 and 24 for applying voltage to the anode 2, respectively. The gas supply pipes 21, 22 and the power supply wirings 23, 24 can maintain the degree of vacuum in the reaction chamber 11 by supply connectors 25, 26. Further, the support rod 17a can also maintain the degree of vacuum of the reaction chamber 11 by the seal 17d.

27は、一方の基板12の基板表面を第1の高速原子線源19から照射された高速原子線7により洗浄する際、該一方の基板12の表面から放出された元素を取り込むための質量分析口、28は質量分析口27に連結された質量分析器である。また、29は、他方の基板13の基板表面を第2の高速原子線源20から照射された高速原子線により洗浄する際、該他方の基板13の表面から放出された元素を取り込むための質量分析口、30は質量分析口29に連結された質量分析器である。質量分析器29,30により質量分析をそれぞれの基板12,13に対して行ない、その分析結果の情報を基に制御装置100で洗浄動作を制御することにより、それぞれの基板12,13に対して所望の洗浄が行えるようにしている。   27 is a mass spectrometric analysis for taking in an element emitted from the surface of one substrate 12 when the substrate surface of one substrate 12 is cleaned by the fast atom beam 7 irradiated from the first fast atom beam source 19. A mouth 28 is a mass analyzer connected to the mass analyzer 27. Reference numeral 29 denotes a mass for taking in the element released from the surface of the other substrate 13 when the substrate surface of the other substrate 13 is cleaned with the fast atom beam irradiated from the second fast atom beam source 20. An analysis port 30 is a mass spectrometer connected to the mass analysis port 29. Mass analysis is performed on the respective substrates 12 and 13 by the mass analyzers 29 and 30, and the cleaning operation is controlled by the control device 100 based on the information of the analysis results, whereby each of the substrates 12 and 13 is controlled. The desired cleaning can be performed.

前記構成の高速原子線源および表面改質装置における動作中、プラズマ内の加速されたイオンが他のイオン、原子、電子、および放電空間4の外枠内壁、陽極2などに衝突した際に中性化された原子が、原子放出部5を通過して原子線7を形成する。原子線7の原子の密度は、放電空間4における原子放出部5と陽極2との間の電子密度に大きく影響を受ける。   During operation in the high-speed atomic beam source and surface modification apparatus having the above-described configuration, when accelerated ions in the plasma collide with other ions, atoms, electrons, the inner wall of the outer frame of the discharge space 4, the anode 2, and the like. The atomized atoms pass through the atom emitting portion 5 to form an atomic beam 7. The density of atoms in the atomic beam 7 is greatly affected by the electron density between the atom emitting portion 5 and the anode 2 in the discharge space 4.

図3A及び図3Bに示すように、原子放出部5に対して同一距離だけ離れて複数の陽極2がそれぞれ配置され、外枠1に対して上側にのみ配置された原子放出部5の表面と基板12、13とが大略平行に配置されておれば、基板12、13の表面のそれぞれの点と陽極2との距離が一定であるため、通常、図1に示す高速原子線源19,20の放出原子密度、従って、基板12、13の表面に衝突する原子密度は均一で一定になるように構成されている。図3Bの45は2つの陽極2の中間部に形成されたプラズマを概略的に示している。しかしながら、図5に示すように、従来のように、陽極2の位置を外枠1内で固定したまま、単に、斜め方向から処理対象物である基板12、13に高速原子線7を高速原子線源19,20から照射する場合には、基板12、13の表面のそれぞれの点と陽極2との距離が一定ではないため、実際に、基板12、13の表面に衝突する原子密度が不均一となる。図5では、高速原子線源19,20の斜め右下側に位置する陽極2と基板12、13の表面との距離が最も近く、単位時間当たりの原子密度が高くなる一方、高速原子線源19,20の斜め左上側に位置する陽極2と基板12、13の表面との距離が最も大きく、単位時間当たりの原子密度が低くなるので、基板12、13の表面に衝突する原子密度が不均一となっている。   As shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of anodes 2 are arranged at the same distance from the atomic emission part 5, and the surface of the atomic emission part 5 is arranged only on the upper side with respect to the outer frame 1. If the substrates 12 and 13 are arranged substantially in parallel, the distance between the respective points on the surfaces of the substrates 12 and 13 and the anode 2 is constant, so that usually the fast atomic beam sources 19 and 20 shown in FIG. The density of the emitted atoms, and hence the density of the atoms that collide with the surfaces of the substrates 12 and 13 are configured to be uniform and constant. 3B of FIG. 3B schematically shows plasma formed in the middle part of the two anodes 2. However, as shown in FIG. 5, as in the prior art, the fast atomic beam 7 is fastened to the substrate 12, 13 that is the object to be processed from the oblique direction while the position of the anode 2 is fixed in the outer frame 1. When irradiating from the radiation sources 19 and 20, the distance between the respective points on the surfaces of the substrates 12 and 13 and the anode 2 is not constant. It becomes uniform. In FIG. 5, the distance between the anode 2 located obliquely lower right of the fast atomic beam sources 19 and 20 and the surfaces of the substrates 12 and 13 is the shortest, and the atomic density per unit time is increased, while the fast atomic beam source is Since the distance between the anode 2 and the surfaces of the substrates 12 and 13 located obliquely above the left and right sides of the substrates 19 and 20 is the largest and the atomic density per unit time is low, the atomic density colliding with the surfaces of the substrates 12 and 13 is low. It is uniform.

そこで、図4Aに示すように、放電空間4の内部の陽極2の位置を陰極である外枠1側へ近付けると(例えば、陽極2の長手方向の一端部(図4Aの右端部)を支点として他端部(図4Aの左端部)を陰極である外枠1側へ近付けると)、陽極2から陰極へ引っ張られるイオンの運動エネルギが減少する。図4Bは、2つの陽極2のうちの左側の陽極2のみを図4Aのように変位させたときに、2つの陽極2の中間部に右側に傾斜して形成されたプラズマ45を概略的に示している。図4Cは、2つの陽極2のうちの左側の陽極2のみを図4Aとは逆方向に陰極から遠ざかるように変位させたときに、2つの陽極2の中間部に左側に傾斜して形成されたプラズマ45を概略的に示している。また、陽極2の周りを周期運動している電子は、陽極2と陰極の距離が近くなることによって、外枠1の壁への衝突が増加し電子の密度が減少する。その結果、衝突によって中性化された原子の数が減少し、放出原子密度が減少する。   Therefore, as shown in FIG. 4A, when the position of the anode 2 in the discharge space 4 is brought closer to the outer frame 1 side as the cathode (for example, one end in the longitudinal direction of the anode 2 (the right end in FIG. 4A) is a fulcrum) As the other end portion (the left end portion in FIG. 4A) is brought closer to the outer frame 1 side which is a cathode, the kinetic energy of ions pulled from the anode 2 to the cathode is reduced. FIG. 4B schematically shows a plasma 45 formed to be inclined to the right in the middle of the two anodes 2 when only the left anode 2 of the two anodes 2 is displaced as shown in FIG. 4A. Show. 4C is formed by inclining to the left at the middle part of the two anodes 2 when only the left anode 2 of the two anodes 2 is displaced away from the cathode in the opposite direction to FIG. 4A. The plasma 45 is schematically shown. Moreover, the electrons which are periodically moving around the anode 2 are increased in collision with the wall of the outer frame 1 and the electron density is decreased as the distance between the anode 2 and the cathode is reduced. As a result, the number of atoms neutralized by collision is reduced and the emitted atom density is reduced.

よって、後述するように陽極2の位置を変えるように制御(陽極2が変位するように制御)することにより、所望の単位時間当たりの放出原子密度にするように陽極2に勾配を付けることが可能となる。すなわち、図6に示すように、斜め方向から基板12、13に高速原子線7を高速原子線源19,20から照射し、基板12、13に衝突する原子密度を均一にするように陽極2の位置を変更させる、すなわち陽極2を変位させるように制御することにより、原子線7による均一処理が可能となる。   Therefore, as described later, by controlling the position of the anode 2 to be changed (controlling so that the anode 2 is displaced), the anode 2 can be graded so as to have a desired emission atom density per unit time. It becomes possible. That is, as shown in FIG. 6, the fast atomic beam 7 is irradiated from the fast atomic beam sources 19 and 20 onto the substrates 12 and 13 from an oblique direction, and the anode 2 is made uniform so that the atomic density colliding with the substrates 12 and 13 is uniform. By changing the position of, i.e., controlling the anode 2 to be displaced, uniform processing with the atomic beam 7 becomes possible.

具体的には、一例として、複数の棒状の陽極2が配置されており、前記複数の棒状の陽極2の長手軸方向はそれぞれ前記放出部5に大略平行な状態で、かつ、前記放出部5が、前記原子を放出する対象の対象物の一例としての基板12,13の面に対して傾斜した状態で、前記外枠1の内部で前記プラズマを発生させて前記放出部5から前記原子を放出するとともに、前記複数の棒状の陽極2のうち、少なくとも前記基板12,13に遠い側の前記陽極2(図6では左上側の陽極2)を前記放出部5に対して変位(例えば接近)させれば、図3Bような大略均一なプラズマ45を陽極2,2間に形成することできて、高速原子線7による基板12、13の表面に衝突する原子密度を大略均一にすることができる。   Specifically, as an example, a plurality of rod-like anodes 2 are arranged, and the longitudinal axis directions of the plurality of rod-like anodes 2 are respectively substantially parallel to the emission portion 5 and the emission portion 5. However, the plasma is generated inside the outer frame 1 in a state inclined with respect to the surfaces of the substrates 12 and 13 as an example of the target object to emit the atoms, and the atoms are emitted from the emission unit 5. At the same time, the anode 2 on the side far from the substrates 12 and 13 (the anode 2 on the upper left in FIG. 6) of the plurality of rod-like anodes 2 is displaced (for example, approached) with respect to the emitting portion 5. Then, a substantially uniform plasma 45 as shown in FIG. 3B can be formed between the anodes 2 and 2, and the density of atoms colliding with the surfaces of the substrates 12 and 13 by the high-speed atomic beam 7 can be made substantially uniform. .

図7〜図9は第1実施形態における陽極の配置例、その変位動作などに係る説明図である。   FIG. 7 to FIG. 9 are explanatory diagrams relating to an arrangement example of the anode in the first embodiment, a displacement operation thereof, and the like.

図7において、31aは、棒状の陽極2を、該陽極2の中心を回動軸として反復回動可能にすることにより、陽極2と前記原子放出部5との距離を変える、陽極駆動部31の一例としての陽極駆動部、32aは、陽極2の変位により所望の原子密度分布を得るように設定された入力データを受けて、陽極2を変位させるための駆動制御信号を陽極駆動部31aのモータ81に出力する、制御部32の一例としての制御部である。   In FIG. 7, reference numeral 31 a denotes an anode driving unit 31 that changes the distance between the anode 2 and the atom emitting unit 5 by making the rod-shaped anode 2 repetitively rotatable about the center of the anode 2 as a rotation axis. The anode drive unit 32a as an example receives input data set so as to obtain a desired atomic density distribution by the displacement of the anode 2, and sends a drive control signal for displacing the anode 2 to the anode drive unit 31a. It is a control unit as an example of the control unit 32 that outputs to the motor 81.

陽極2の変位動作としては、陽極2の中心を支点として揺動するのではなく、左右に平行移動させてもよく、また、陽極2の変位動作は、プラズマ放電を妨げないような動作であるなら、どのような動作でもよい。例えば、陽極2の変位は、前記原子放出部5に対して単純に遠ざかる運動、単純に近づく運動、プラズマ発生位置を中心として前記原子放出部5に対して接離する運動などが挙げられる。前記原子放出部5に対して単純に遠ざかる運動又は単純に近づく運動は、運動が単純であるため制御しやすく、原子密度分布を全体的に増減させることができる。これに対して、プラズマ発生位置を中心として前記原子放出部5に対して接離する運動の場合には、陽極2の長手方向の一方の端部側の原子密度分布に対して他方の端部側の原子密度分布を相対的に増減させることができ、部分的に原子密度分布を増減させることができる。   The displacing operation of the anode 2 may not be oscillated with the center of the anode 2 as a fulcrum, but may be translated from side to side. The displacing operation of the anode 2 is an operation that does not hinder plasma discharge. Any operation is possible. For example, the displacement of the anode 2 includes a movement that simply moves away from the atom emitting portion 5, a movement that simply approaches, and a movement that moves toward and away from the atom emitting portion 5 around the plasma generation position. The movement of simply moving away from or simply moving toward the atomic emission unit 5 is easy to control because the movement is simple, and the atomic density distribution can be increased or decreased as a whole. On the other hand, in the case of the movement toward and away from the atomic emission portion 5 with the plasma generation position as the center, the other end portion with respect to the atomic density distribution on one end side in the longitudinal direction of the anode 2 The atomic density distribution on the side can be relatively increased or decreased, and the atomic density distribution can be partially increased or decreased.

陽極駆動部31aは、具体的に図示しないが、モータ、シリンダ、又は電磁石などの陽極駆動源とその駆動力伝達機構とにより構成されている。具体的には、図2B及び図2Cに示すように、陽極駆動部31aは、反応室11の外部の駆動源から磁石を利用して回転駆動力を反応室11内に伝達し、反応室11内の高速原子線源19,20の近傍でカム機構により陽極2の変位を行なうようにしている。一例として、図2Bに示すように、反応室11の外部には駆動源の一例としてのモータ81を配置している。モータ81の回転軸81aにはカップリング82が連結されている。カップリング82により、モータ81の回転軸81aと連結された駆動軸83は、反応室11の壁11wを貫通して、壁11wに対して軸受け90により回転自在に支持されるように配置されている。なお、91は反応室11の減圧状態を維持するためのシールである。駆動軸83の外枠1の内側端部の円柱部には、N極とS極の駆動側磁石84n,84sが固定されている。N極とS極の駆動側磁石84n,84sの周囲には、N極とS極の駆動側磁石84n,84sと隙間を空けてかつ磁気的に吸引するS極とN極の従動側磁石85s,85nが従動軸86の外側端部の円筒部に固定されて、駆動側磁石84n,84sの回転に対応して従動側磁石85s,85nが同時的に回転されることにより、非接触で、モータ81からの回転力を従動軸86に伝達できるようにしている。図2Cに示すように、従動軸86の内側端部には偏心カム87を固定し、従動軸86の回転により偏心カム87が従動軸86の回転軸86r周りに偏心回転するようにしている(図2D参照)。この偏心カム87には、外枠1の枠壁1wの長孔1p(図2E参照)を貫通して陽極2に連結されたカムフォロワ88がバネ89の付勢力により常時接触するように付勢されている。カムフォロワ88は、従動軸86の回転軸と直交する案内軸89g沿いに直線的に昇降移動する。一方、各陽極2は、その長手方向の中央部が絶縁体支持部材79で揺動可能に外枠1に支持されており、各陽極2の一端が、自在継ぎ手や球面軸受けなどの連結部88aを介してカムフォロワ88と連結されて、カムフォロワ88の移動に対して陽極2が絶縁体支持部材79を支点として揺動可能としている。この結果、カムフォロワ88の昇降運動により、絶縁体支持部材79を支点として陽極2が図7に示すように揺動することになる。絶縁体支持部材79による陽極2の支持箇所をプラズマ発生位置の中心にすれば、プラズマ発生位置の中心回りに陽極2が揺動することになる。   Although not specifically illustrated, the anode driving unit 31a is configured by an anode driving source such as a motor, a cylinder, or an electromagnet and a driving force transmission mechanism thereof. Specifically, as shown in FIGS. 2B and 2C, the anode driving unit 31 a transmits a rotational driving force into the reaction chamber 11 using a magnet from a driving source outside the reaction chamber 11. The anode 2 is displaced by a cam mechanism in the vicinity of the fast atomic beam sources 19 and 20. As an example, as shown in FIG. 2B, a motor 81 as an example of a drive source is disposed outside the reaction chamber 11. A coupling 82 is connected to the rotation shaft 81 a of the motor 81. The drive shaft 83 connected to the rotation shaft 81a of the motor 81 by the coupling 82 passes through the wall 11w of the reaction chamber 11 and is disposed so as to be rotatably supported by the bearing 90 with respect to the wall 11w. Yes. Reference numeral 91 denotes a seal for maintaining the reduced pressure state of the reaction chamber 11. N-pole and S-pole drive side magnets 84n and 84s are fixed to the cylindrical portion of the inner end portion of the outer frame 1 of the drive shaft 83. Around the N pole and S pole drive side magnets 84n and 84s, there is a gap between the N pole and S pole drive side magnets 84n and 84s, and the S pole and N pole driven magnet 85s are magnetically attracted. , 85n are fixed to the cylindrical portion of the outer end portion of the driven shaft 86, and the driven side magnets 85s, 85n are rotated simultaneously in response to the rotation of the driving side magnets 84n, 84s, thereby being non-contacting. The rotational force from the motor 81 can be transmitted to the driven shaft 86. As shown in FIG. 2C, an eccentric cam 87 is fixed to the inner end portion of the driven shaft 86, and the eccentric cam 87 rotates eccentrically around the rotation axis 86 r of the driven shaft 86 by the rotation of the driven shaft 86 ( (See FIG. 2D). A cam follower 88 connected to the anode 2 through the long hole 1p (see FIG. 2E) of the frame wall 1w of the outer frame 1 is urged against the eccentric cam 87 by the urging force of the spring 89. ing. The cam follower 88 moves up and down linearly along a guide shaft 89 g orthogonal to the rotation axis of the driven shaft 86. On the other hand, each anode 2 is supported by the outer frame 1 so that the center portion in the longitudinal direction can swing by an insulator support member 79, and one end of each anode 2 is connected to a connecting portion 88a such as a universal joint or a spherical bearing. Is connected to the cam follower 88 so that the anode 2 can swing with respect to the movement of the cam follower 88 with the insulator support member 79 as a fulcrum. As a result, as the cam follower 88 moves up and down, the anode 2 swings as shown in FIG. 7 with the insulator support member 79 as a fulcrum. If the place where the insulator 2 is supported by the insulator support member 79 is set at the center of the plasma generation position, the anode 2 swings around the center of the plasma generation position.

また、陽極駆動部31aに接続された制御部32aによって、陽極駆動部31aを陽極変位駆動中に停止したり、駆動速度を変更したりするなどの動作制御を行なって、陽極2における各姿勢の滞在時間などを変更することにより、単位時間あたりの原子密度を変化させることができる。   Further, the control unit 32a connected to the anode driving unit 31a performs operation control such as stopping the anode driving unit 31a during the anode displacement driving, changing the driving speed, and the like, so that each posture of the anode 2 can be changed. The atomic density per unit time can be changed by changing the staying time and the like.

図7のような陽極の揺動動作を行なうことにより、陰極の軸方向の原子放出部の中心付近の、原子密度を一定として、原子放出部端部の原子密度を上下させることができる。 By performing the rocking operation of the anode as shown in FIG. 7, in the vicinity of the center of the axial direction of the atomic emission part of the cathode, as constant atomic density, raising or lowering the atomic density of the atomic emission portion end Can do.

次に、図8に示す別の例では、図7の揺動運動に代えて、陽極2と前記原子放出部5との平行状態を保ったまま、陽極2と前記原子放出部5との距離を増減するように、陽極2を図8の上下方向(陽極2の直径方向でかつ前記原子放出部5の表面とは直交する方向)沿いに変位させることにより、原子密度を可変にしている。図7に示す例と同様に、陽極駆動部31の一例としての陽極駆動部31bは駆動源の一例としてモータ、シリンダ、又は電磁石などで構成することができ、陽極駆動部31bと同様な構成とすることができる。図7とは異なり、陽極2は単に上下方向に移動するため、陽極2の揺動を許容するような自在継ぎ手や球面軸受けなどの連結部88aは不要となり、単に、カムフォロワ88の一端を陽極2に連結固定するだけでよく、連結構造を簡単なものとすることができる。図7の制御部32aと同様に、陽極2を変位させるための駆動制御信号を陽極駆動部31bに出力する、制御部32の一例としての制御部32bによって、上下方向に移動の移動動作中に停止したり、動作速度を変更したりするなどの動作制御を行なって、陽極2の各姿勢の滞在時間を変更することにより、単位時間あたりの原子密度を変化させるようにしてもよい。   Next, in another example shown in FIG. 8, the distance between the anode 2 and the atom emitter 5 while maintaining the parallel state of the anode 2 and the atom emitter 5 instead of the swinging motion of FIG. 7. The atomic density is made variable by displacing the anode 2 along the vertical direction of FIG. 8 (the direction of the diameter of the anode 2 and the direction perpendicular to the surface of the atomic emission portion 5). As in the example shown in FIG. 7, the anode drive unit 31b as an example of the anode drive unit 31 can be configured by a motor, a cylinder, an electromagnet, or the like as an example of a drive source, and has the same configuration as the anode drive unit 31b. can do. Unlike FIG. 7, since the anode 2 simply moves in the vertical direction, a connecting portion 88 a such as a universal joint or a spherical bearing that allows the swing of the anode 2 is not necessary, and one end of the cam follower 88 is simply connected to the anode 2. It is only necessary to connect and fix them to each other, and the connection structure can be simplified. Similarly to the control unit 32a of FIG. 7, a control unit 32b, which is an example of the control unit 32, outputs a drive control signal for displacing the anode 2 to the anode drive unit 31b. The atomic density per unit time may be changed by changing the stay time of each posture of the anode 2 by performing operation control such as stopping or changing the operation speed.

図8のような陽極2の平行移動を行なうことにより、均一勾配の密度の原子線放出を行なうことができる。より具体的には、原子放出部の固定の電極を基準として、可動側へ、なだらかな勾配の密度を有する原子線放出を行なうことができる。 By performing parallel movement of the anode 2 as shown in FIG. 8, it is possible to perform the atomic line emission density equalizing one gradient. More specifically, atomic beam emission having a gentle gradient density can be performed on the movable side with reference to the fixed electrode of the atom emission portion .

次に、図9に示すさらに別の例では、陽極2と前記原子放出部5との距離を一定に保ったまま、陽極2を横方向沿い(陽極2の直径方向でかつ前記原子放出部5の表面沿い)に変位させることにより、原子密度を可変にしている。図7、図8に示す例と同様に、陽極駆動部31の一例としての陽極駆動部31cは駆動源の一例としてモータ、シリンダ、又は電磁石などで構成することができ、陽極駆動部31bと同様な構成とすることができる。図7とは異なり、陽極2は単に横方向に移動するため、陽極2の揺動を許容するような自在継ぎ手や球面軸受けなどの連結部88aは不要となり、単に、カムフォロワ88の一端を陽極2に連結固定するだけでよく、連結構造を簡単なものとすることができる。図7の制御部32aと同様に、陽極2を変位させるための駆動制御信号を陽極駆動部31cに出力する、制御部32の一例としての制御部32cによって、横方向の移動動作中に停止したり、動作速度を変更したりして、陽極2の各姿勢の滞在時間を変更することにより、単位時間あたりの原子密度を変化させるようにしてもよい。   Next, in still another example shown in FIG. 9, the anode 2 is moved along the lateral direction (in the diametric direction of the anode 2 and the atomic emission portion 5 while keeping the distance between the anode 2 and the atomic emission portion 5 constant). The atomic density is made variable by displacing along the surface. As in the example shown in FIGS. 7 and 8, the anode drive unit 31c as an example of the anode drive unit 31 can be configured by a motor, a cylinder, an electromagnet, or the like as an example of a drive source, and is similar to the anode drive unit 31b. It can be set as a simple structure. Unlike FIG. 7, since the anode 2 simply moves in the lateral direction, a connecting portion 88 a such as a universal joint or a spherical bearing that allows the anode 2 to swing is unnecessary, and one end of the cam follower 88 is simply connected to the anode 2. It is only necessary to connect and fix them to each other, and the connection structure can be simplified. Similarly to the control unit 32a of FIG. 7, the control unit 32c as an example of the control unit 32 that outputs a drive control signal for displacing the anode 2 to the anode drive unit 31c is stopped during the lateral movement operation. Alternatively, the atomic density per unit time may be changed by changing the staying time of each posture of the anode 2 by changing the operation speed.

図9のような陽極2の横方向の移動動作を行なうことにより、均一勾配の密度の原子線放出を行なうことができる。より具体的には、全体はほぼ均一に、原子放出部の端部(可動電極側)のみの密度の急な増減の原子線放出を行なうことができる。 By performing the lateral movement of the anode 2 as shown in FIG. 9, it is possible to perform the atomic line emission density equalizing one gradient. More specifically, it is possible to perform atomic beam emission with a sudden increase / decrease in density only at the end portion (movable electrode side) of the atomic emission portion almost uniformly.

次に、図10は、図1に示す第1実施形態の変形例にかかる高速原子線源40Aにおける一部を破断して示す斜視図であり、図1に示す高速原子線源の外枠1が矩形状であるのに対して、この変形例では外枠1Aを円筒状にし、原子放出部5Aを円筒状の外枠1Aの軸方向の1つの円形端面の中央部の円形部分とし、ガス導入部6Aを円筒状の外枠1Aの湾曲した周面に形成することが異なる。   Next, FIG. 10 is a perspective view showing a part of the fast atomic beam source 40A according to the modification of the first embodiment shown in FIG. 1 in a cutaway manner. The outer frame 1 of the fast atomic beam source shown in FIG. In this modification, the outer frame 1A is formed into a cylindrical shape, and the atomic emission portion 5A is formed into a circular portion at the center of one circular end surface in the axial direction of the cylindrical outer frame 1A. The difference is that the introduction portion 6A is formed on the curved peripheral surface of the cylindrical outer frame 1A.

図10のような、高速原子線源によれば、対象物に対して、原子線放出密度が高くかつ狭い範囲で原子線放出を行なうことができる。   According to the high-speed atomic beam source as shown in FIG. 10, the atomic beam emission can be performed on the object in a narrow range with a high atomic beam emission density.

また、図11は、本発明の第2実施形態に係る高速原子線源40Bを説明するための高速原子線源40Bの外枠1Aの一部を破断して示す斜視図である。なお、以下の説明において、前記第1実施形態などにて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。   FIG. 11 is a perspective view showing a part of the outer frame 1A of the fast atomic beam source 40B for explaining the fast atomic beam source 40B according to the second embodiment of the present invention. In the following description, members corresponding to those described in the first embodiment and the like are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第2実施形態は、高速原子線源40Bの外枠1Aを円筒状にし、内部に設置する陽極2Bとしてリング状のものを使用し、リング状の陽極2Bに対応して原子放出部5Bを図10の原子放出部5Aよりも大きい円板にして外枠1Aの軸方向の両側の端面に配置した点が第1実施形態と異なる。   In the second embodiment, the outer frame 1A of the high-speed atomic beam source 40B is formed in a cylindrical shape, and a ring-shaped anode 2B is used as the anode 2B installed inside, and the atomic emission portion 5B is illustrated corresponding to the ring-shaped anode 2B. This is different from the first embodiment in that the disk is larger than the ten atomic emission portions 5A and arranged on both end faces in the axial direction of the outer frame 1A.

図11のような、高速原子線源によれば、図10の高速原子線源よりも広い範囲に原子線放出を行なうことができる。   According to the fast atomic beam source as shown in FIG. 11, the atomic beam can be emitted in a wider range than the fast atom beam source of FIG.

さらに、図12A〜図14は第2実施形態における陽極2Bの配置例、その変位動作などに係る説明図である。   Further, FIGS. 12A to 14 are explanatory diagrams relating to an arrangement example of the anode 2B in the second embodiment, a displacement operation thereof, and the like.

図12Aは陽極2Bの正面図、図12Bは図12Aにおける陽極2Bと駆動制御系を示す側面図であって、31dは、リング状の陽極2Bの中線を軸として一点鎖線で示すように反復回動可能にすることにより、陽極2Bと図11の原子放出部5Bとの距離を変える、陽極駆動部31の一例としての陽極駆動部、32dは陽極2Bを変位させるための駆動制御信号を陽極駆動部31dに出力する、制御部32の一例としての制御部である。   12A is a front view of the anode 2B, FIG. 12B is a side view showing the anode 2B and the drive control system in FIG. 12A, and 31d is repeated as indicated by a one-dot chain line with the center line of the ring-shaped anode 2B as an axis. An anode drive unit as an example of the anode drive unit 31 that changes the distance between the anode 2B and the atom emission unit 5B in FIG. 11 by enabling the rotation, and 32d indicates a drive control signal for displacing the anode 2B. It is a control part as an example of the control part 32 output to the drive part 31d.

制御部32dによって、陽極駆動部31dを駆動中に停止したり、駆動速度を変更したりして、陽極2における各姿勢の滞在時間などを変更することにより、単位時間あたりの原子密度を変化させることができる。 Changed by the control unit 32d, or to stop the anode driver 31d in the drive, and to change the driving speed, by changing and residence time of each posture at the anode 2 B, the atom density per unit time Can be made.

図12A,図12Bの陽極2の変位を行なうことにより、原子放出部の中心(円陽極の中心)の密度を中心として対称な密度を有する原子線放出を行なうことができる。 By displacing the anode 2 in FIGS. 12A and 12B, it is possible to perform atomic beam emission having a symmetric density around the density of the center of the atom emitting portion (center of the circular anode).

また、図13に示す例では、陽極2Bと前記原子放出部5Bとの平行状態を保ったまま、陽極駆動部31の一例としての陽極駆動部31eにより陽極2Bを横方向(図13の左右方向、図11の外枠1Aの軸方向と直交する方向)に変位させることにより、原子密度を可変にしている。図12に示す例と同様に、陽極駆動部31eを、陽極2Bを変位させるための駆動制御信号を陽極駆動部31eに出力する、制御部32の一例としての制御部32eによって、変位動作中に停止したり、変位動作速度を変更したりして、陽極2Bの各姿勢の滞在時間を変更することにより、単位時間あたりの原子密度を変化させるようにしてもよい。   In the example shown in FIG. 13, the anode 2B is moved in the horizontal direction (the horizontal direction in FIG. 13) by the anode driving unit 31e as an example of the anode driving unit 31 while maintaining the parallel state of the anode 2B and the atomic emission unit 5B. The atomic density is made variable by displacing in the direction orthogonal to the axial direction of the outer frame 1A in FIG. Similar to the example shown in FIG. 12, the anode drive unit 31e outputs a drive control signal for displacing the anode 2B to the anode drive unit 31e, and the control unit 32e as an example of the control unit 32 performs a displacement operation. The atomic density per unit time may be changed by changing the staying time of each posture of the anode 2B by stopping or changing the displacement operation speed.

図13の陽極の変位を行なうことにより、外枠(陰極)に陽極が近い箇所の密度を上げた状態の、原子線放出を行なうことができる。   By displacing the anode shown in FIG. 13, atomic beam emission can be performed in a state where the density of the portion close to the outer frame (cathode) is close to the anode.

図14に示す例では、陽極2Bと前記原子放出部5との距離を一定に保ったまま、陽極駆動部31の一例としての陽極駆動部31fにより陽極2Bを図14の上下方向、横方向、斜め方向に変位させることにより、原子密度を可変させている。この例においても、図12に示す例と同様に、陽極駆動部31fを、陽極2Bを変位させるための駆動制御信号を陽極駆動部31fに出力する制御部32fによって、陽極2Bを、変位動作中に停止したり、速度を変更したりして、陽極2Bの各姿勢の滞在時間を変更することによって、単位時間あたりの原子密度を変化させてもよい。   In the example shown in FIG. 14, while maintaining the distance between the anode 2B and the atomic emission unit 5 constant, the anode driving unit 31f as an example of the anode driving unit 31 moves the anode 2B in the vertical and horizontal directions in FIG. The atomic density is varied by displacing in an oblique direction. In this example as well, as in the example shown in FIG. 12, the anode 2B is being displaced by the controller 32f that outputs a drive control signal for displacing the anode 2B to the anode driver 31f. The atomic density per unit time may be changed by changing the staying time of each posture of the anode 2B by stopping the operation or changing the speed.

図14の陽極の変位を行なうことにより、原子放出部(外枠(陰極))に対して陽極2が小さい場合には、原子線の密度の高い原子線放出を局所的に行なうことができる。従って、対象物の照射面に選択的に原子線放出をしたい場合に好適なものとなる。 By displacing the anode shown in FIG. 14, when the anode 2 is smaller than the atomic emission portion (outer frame (cathode)), atomic beam emission with high atomic beam density can be locally performed. Therefore, it is suitable when it is desired to selectively emit atomic beams on the irradiation surface of the object.

なお、図8〜図14までの前記実施形態及び前記変形例において、それぞれの駆動部は、図7の駆動部31aと同様な構造を有し、それぞれの例において、駆動力の伝達方向の変換が必要な場合には、適宜、公知の機構を使用すればよい。   8 to 14, the respective drive units have the same structure as the drive unit 31 a in FIG. 7, and in each example, conversion of the transmission direction of the drive force is performed. If necessary, a known mechanism may be used as appropriate.

本発明は、前記した実施形態や変形例に限らず、種々の態様で実施することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be implemented in various aspects.

例えば、前記実施形態及び前記変形例の他の、陽極2,2Bの変位の例として、陽極2,2Bの変位開始直前に、陽極2,2Bに印加する電圧を上げたのち、陽極2,2Bの変位を行なうことも可能である。このように電圧を上げてから、陽極2,2Bの変位を行なうことにより、電圧印加開始時の初期プラズマ発生時のプラズマを安定させることができる。また、陽極2,2Bの変位動作中に、陽極2,2Bに印加する電圧を上下させながら変位を行なうことも可能である。このように、陽極2,2Bの変位動作中に電圧を上下させると、複数の陽極2,2B間の間隔を広げるときは電圧を上げ、複数の陽極2,2B間の間隔を狭めるときは電圧を下げるようにすれば、陽極変位前に放出していた単位面積当たりの原子線の密度と、陽極変位中及び陽極変位後の単位面積当たりの原子線の密度をほぼ一定に保つことができる。   For example, as another example of the displacement of the anodes 2 and 2B, the voltage applied to the anodes 2 and 2B is increased immediately before starting the displacement of the anodes 2 and 2B, and then the anodes 2 and 2B. It is also possible to carry out a displacement. By increasing the voltage in this way and then displacing the anodes 2 and 2B, it is possible to stabilize the plasma when the initial plasma is generated at the start of voltage application. Further, during the displacement operation of the anodes 2 and 2B, the displacement can be performed while raising and lowering the voltage applied to the anodes 2 and 2B. As described above, when the voltage is increased or decreased during the displacement operation of the anodes 2 and 2B, the voltage is increased when the interval between the plurality of anodes 2 and 2B is increased, and the voltage is increased when the interval between the plurality of anodes 2 and 2B is decreased. By reducing the value, the density of atomic beams per unit area emitted before the anode displacement and the density of atomic beams per unit area during and after the anode displacement can be kept substantially constant.

また、図2Aでは、高速原子線源19,20が2つ配置されているが、1つの高速原子線源19だけ配置するようにしてもよい。例えば、図2Fに示すように、基板12の表面のクリーニングなどの表面処理を行なう場合に最適なものとすることができる。   In FIG. 2A, two fast atomic beam sources 19 and 20 are arranged, but only one fast atomic beam source 19 may be arranged. For example, as shown in FIG. 2F, it can be optimized when surface treatment such as cleaning of the surface of the substrate 12 is performed.

図2Fのようにすれば、1つの対象物の片面を洗浄したいときに、簡単な装置構成にすることができる。   If it is made like FIG. 2F, when it wants to wash | clean one side of one target object, it can be set as a simple apparatus structure.

また、陽極2,2Bの変形例として、複数の陽極2,2Bのうち、基板側に近い側の陽極を、一旦基板側から遠ざけたのち、そのまま遠ざけたままであると、プラズマが消える可能性がある。そこで、再び、元の位置又はその元の位置よりも基板に近い位置まで陽極2,2Bを移動させるのが好ましい。よって、このような陽極2,2Bの往復移動を所定周期毎に行なうことが好ましい。位置の変位は、せいぜい1cm程度が好ましい。 Further, as a modification of the anodes 2 and 2B, if the anode closer to the substrate side among the plurality of anodes 2 and 2B is once moved away from the substrate side and then left as it is, the plasma may disappear. is there. Therefore, it is preferable to move the anodes 2 and 2B again to the original position or a position closer to the substrate than the original position. Therefore, it is preferable to perform such reciprocal movement of the anodes 2 and 2B every predetermined period. The displacement of the position is preferably about 1 cm at most.

原子放出部(外枠(陰極))と陽極の大きさにもよるが、1cm未満であれば、プラズマの強度が強くなりすぎて、陽極や陰極が損傷する可能性があるため、前記したように1cm程度が好ましい。 Although it depends on the size of the atomic emission part (outer frame (cathode)) and the anode, if it is less than 1 cm, the plasma intensity becomes too strong and the anode and the cathode may be damaged. Is preferably about 1 cm.

なお、対象物の基板12,13は、ウェハレベルで、4〜12インチのウェハに適用することができる。例えば、6インチのウェハの場合には、高速原子線源は例えば190mm×280mm×100mmの大きさのものが使用できる。この場合の原子放出部5は20cm×20cm程度が好ましい。   The target substrates 12 and 13 can be applied to a wafer of 4 to 12 inches at the wafer level. For example, in the case of a 6-inch wafer, a high-speed atomic beam source having a size of, for example, 190 mm × 280 mm × 100 mm can be used. In this case, the atomic emission part 5 is preferably about 20 cm × 20 cm.

また、複数の陽極2,2Bに1つの電源から同じ電圧を印加するものの他、図15A,図15Bに変形例として示すように、複数の陽極2,2B毎に直流高圧電源3a,3bを備えて、それぞれ独立して直流高圧電源3a,3bからそれぞれの陽極2に電圧を印加可能とするようにしてもよい。この場合には、陽極2,2B毎に異なる電圧を印加することも可能である。図15Aにおいて、右側の陽極2に対して、左側の陽極2よりも低い電圧を直流高圧電源3bから印加するように制御装置100で制御する。すると、最初は、図15Aに示すように、左側の陽極2よりも右側の陽極2に近寄った位置にプラズマ45が形成され、その後、図15Bに示すように、左側の陽極2から右側の陽極2に向けてプラズマ45が形成されるようになる。これにより、右側の陽極2に近い側で、原子線7が多く放出されるようにすることができる。   In addition to the one that applies the same voltage from a single power source to the plurality of anodes 2 and 2B, as shown as a modified example in FIGS. 15A and 15B, DC high-voltage power sources 3a and 3b are provided for each of the plurality of anodes 2 and 2B. Thus, the voltages may be independently applied to the respective anodes 2 from the DC high-voltage power supplies 3a and 3b. In this case, a different voltage can be applied to each of the anodes 2 and 2B. In FIG. 15A, the control device 100 controls the right anode 2 so that a voltage lower than that of the left anode 2 is applied from the DC high voltage power source 3b. Then, initially, as shown in FIG. 15A, plasma 45 is formed at a position closer to the right anode 2 than the left anode 2, and thereafter, from the left anode 2 to the right anode, as shown in FIG. 15B. Plasma 45 is formed toward 2. Thereby, many atomic beams 7 can be emitted on the side close to the anode 2 on the right side.

図15A,15Bのように変化させることで、プラズマを安定した状態で陽極2側に移動させることができる。   By changing as shown in FIGS. 15A and 15B, the plasma can be moved to the anode 2 side in a stable state.

なお、本明細書において原子を放出するとして説明したが、外枠内に発生したプラズマからイオンを放出することも可能である。   Note that, in the present specification, it is described that atoms are emitted, but ions can also be emitted from plasma generated in the outer frame.

なお、上記様々な実施形態及び変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。   In addition, it can be made to show the effect which each has by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment and modifications suitably.

本発明は、半導体製造プロセス、MEMS(Micro Electro Mechanical System)、常温接合分野などにおいて、スパッタ、蒸着、エッチング、表面クリーニング、デポジッションなどの材料加工、ナノ加工分野などの構成、製作、加工の用途に用いられる高速原子線源装置および高速原子線放出方法ならびに表面改質装置として適用され、特に、加工面積が広い対象物や、装置構成または加工特性上、加工面と高速原子線源との距離を一定にすることができない場合に有効である。   The present invention relates to materials processing such as sputtering, vapor deposition, etching, surface cleaning, and deposition in the field of semiconductor manufacturing process, MEMS (Micro Electro Mechanical System), room temperature bonding, etc. This is applied as a high-speed atomic beam source device, a high-speed atomic beam emission method and a surface modification device used in the field, and in particular, the distance between the processing surface and the high-speed atomic beam source due to an object with a large processing area and device configuration or processing characteristics This is effective when the value cannot be kept constant.

本発明の第1実施形態に係る高速原子線源を説明するための高速原子線源の一部を破断して示す斜視図The perspective view which fractures | ruptures and shows a part of fast atom beam source for demonstrating the fast atom beam source which concerns on 1st Embodiment of this invention 本発明の第1実施形態に係る高速原子線源を搭載した表面改質装置を示す概略構成図1 is a schematic configuration diagram showing a surface modification apparatus equipped with a fast atom beam source according to a first embodiment of the present invention. 前記表面改質装置の陽極駆動部の一例の部分概略構成図Partial schematic configuration diagram of an example of an anode driving unit of the surface modification device 前記表面改質装置の陽極駆動部の一例の部分概略構成図Partial schematic configuration diagram of an example of an anode driving unit of the surface modification device 図2Cにおいて矢印Aの方向から見た図であって、前記表面改質装置の陽極駆動部の一例のカム部分の概略構成図It is the figure seen from the direction of arrow A in FIG. 2C, Comprising: The schematic block diagram of the cam part of an example of the anode drive part of the said surface modification apparatus 図2Cにおいて矢印Bの方向から見た図であって、前記表面改質装置の陽極駆動部の一例の長孔部分の概略構成図It is the figure seen from the direction of arrow B in FIG. 2C, Comprising: The schematic block diagram of the elongate hole part of an example of the anode drive part of the said surface modification apparatus 本発明の第1実施形態に係る高速原子線源を搭載した表面処理装置において、高速原子線源を1つだけ配置した例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example in which only one fast atomic beam source is arranged in the surface treatment apparatus equipped with the fast atomic beam source according to the first embodiment of the present invention. 高速原子線源の放出原子密度分布の説明図(より詳しくは、上側の図は原子放出部の位置に対する放出原子密度の分布のグラフ、下側の図は高速原子線源の側面図)Explanatory diagram of the emission atom density distribution of the fast atom beam source (more specifically, the upper figure is the distribution of the emission atom density with respect to the position of the atom emission part, the lower figure is the side view of the fast atom beam source) 図3Aにおける、高速原子線源の放出原子密度分布の平面的な説明図Planar explanatory view of the atomic density distribution of the fast atom beam source in FIG. 3A 陽極を変位させる場合の本発明の第1実施形態における高速原子線源の放出原子密度分布の説明図(より詳しくは、上側の図は原子放出部の位置に対する放出原子密度の分布のグラフ、下側の図は高速原子線源の側面図)Explanatory diagram of the emission atom density distribution of the fast atomic beam source in the first embodiment of the present invention when the anode is displaced (more specifically, the upper diagram is a graph of the distribution of the emission atom density with respect to the position of the atom emission part, (The side figure is a side view of a fast atomic beam source) 図4Aの高速原子線源において、2つの陽極のうちの左側の陽極のみを図4Aのように変位させたときに、2つの陽極の中間部に右側に傾斜して形成されたプラズマを概略的に示す、高速原子線源の放出原子密度分布の平面的な説明図In the fast atomic beam source of FIG. 4A, when only the left-hand anode of the two anodes is displaced as shown in FIG. 4A, the plasma formed in the middle portion of the two anodes is inclined to the right. Plane explanatory diagram of the atomic density distribution of the fast atomic beam source shown in Fig. 2つの陽極のうちの左側の陽極のみを図4Aとは逆方向に陰極から遠ざかるように変位させたときに、2つの陽極の中間部に左側に傾斜して形成されたプラズマを概略的に示す、高速原子線源の放出原子密度分布の平面的な説明図FIG. 4 schematically shows plasma formed by tilting to the left in the middle of the two anodes when only the left anode of the two anodes is displaced away from the cathode in the opposite direction to FIG. 4A. , Plane explanatory diagram of the emission atom density distribution of a fast atom beam source 従来の配置のように、高速原子線源を斜め方向から照射したときの対象物への衝突原子密度分布の説明図(より詳しくは、上側の図は高速原子線源で対象物を照射する状態の側面図、下側の図は原子放出部の位置に対する放出原子密度の分布のグラフ)Explanatory diagram of the density distribution of collision atoms on the object when the fast atomic beam source is irradiated obliquely as in the conventional arrangement (more specifically, the upper figure shows the state in which the target is irradiated with the fast atomic beam source. (Side view and lower figure are graphs of the distribution of emitted atom density with respect to the position of the atom emission part) 本第1実施形態における高速原子線源を斜め方向から照射したときの対象物への衝突原子密度分布の説明図(より詳しくは、上側の図は高速原子線源で対象物を照射する状態の側面図、下側の図は原子放出部の位置に対する放出原子密度の分布のグラフ)Explanatory drawing of the collision atom density distribution to the target object when irradiating the fast atomic beam source from the oblique direction in the first embodiment (more specifically, the upper figure shows the state in which the target is irradiated with the fast atomic beam source. (Side view and lower figure are graphs of the distribution of emitted atom density with respect to the position of the atom emission part) 第1実施形態における陽極の配置例、その変位動作などに係る説明図Explanatory drawing which concerns on the example of arrangement | positioning of the anode in 1st Embodiment, its displacement operation | movement, etc. 第1実施形態における陽極の別の配置例、その変位動作などに係る説明図Explanatory drawing which concerns on another example of arrangement | positioning of the anode in 1st Embodiment, its displacement operation | movement, etc. 第1実施形態における陽極のさらに別の配置例、その変位動作などに係る説明図Explanatory drawing which concerns on another example of arrangement | positioning of the anode in 1st Embodiment, its displacement operation | movement, etc. 図1に示す第1実施形態の変形例における高速原子線源を一部を破断して示す斜視図1 is a perspective view showing a fast atomic beam source in a modification of the first embodiment shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係る高速原子線源を説明するための高速原子線源の一部を破断して示す斜視図The perspective view which fractures | ruptures and shows a part of fast atom beam source for demonstrating the fast atom beam source which concerns on 2nd Embodiment of this invention 第2実施形態における陽極の配置例、その変位動作などに係る説明図Explanatory drawing which concerns on the example of arrangement | positioning of the anode in 2nd Embodiment, its displacement operation | movement, etc. 第2実施形態における陽極などの配置例、その変位動作などに係る説明図Explanatory drawing which concerns on the example of arrangement | positioning of the anode etc. in 2nd Embodiment, its displacement operation | movement, etc. 第2実施形態における陽極などの配置例、その変位動作などに係る説明図Explanatory drawing which concerns on the example of arrangement | positioning of the anode etc. in 2nd Embodiment, its displacement operation | movement, etc. 第2実施形態における陽極などの配置例、その変位動作などに係る説明図Explanatory drawing which concerns on the example of arrangement | positioning of the anode etc. in 2nd Embodiment, its displacement operation | movement, etc. 本発明の第1実施形態のさらに変形例における、高速原子線源の放出原子密度分布の平面的な説明図Planar explanatory diagram of the emission atom density distribution of the fast atomic beam source in a further modification of the first embodiment of the present invention 本発明の第1実施形態のさらに変形例における、高速原子線源の放出原子密度分布の平面的な説明図Planar explanatory diagram of the emission atom density distribution of the fast atomic beam source in a further modification of the first embodiment of the present invention

1 高速原子線源の外枠(筒状体の一例)
2 陽極
3 直流高圧電源
4 放電空間
5 原子放出部
6 ガス導入部
7 原子線
11 反応室
12、13 基板(処理対象物)
14 下部基板台
15 上部基板台
19、20 高速原子線源
31,31a〜31f 陽極駆動部
32,32a〜32f 制御部
70 ガス供給装置
71 減圧装置
73 電圧印加装置
74 ベローズ駆動装置
100 制御装置
1 Outer frame of high-speed atomic beam source (example of cylindrical body)
2 Anode 3 DC high voltage power supply 4 Discharge space 5 Atom emission part 6 Gas introduction part 7 Atom beam 11 Reaction chambers 12 and 13 Substrate (object to be processed)
14 Lower substrate base 15 Upper substrate base 19, 20 High-speed atomic beam source 31, 31a to 31f Anode drive unit 32, 32a to 32f Control unit 70 Gas supply device 71 Decompression device 73 Voltage application device 74 Bellows drive device 100 Control device

Claims (6)

一部が開口され、陰極として作用して、原子を放出可能な放出部を有し、かつ内部にプラズマを発生させる筒状体と、
前記筒状体の内部に配置された複数の棒状の陽極と、
前記陽極に電気的に接続されて前記陽極に電圧を印加して、前記筒状体内に前記プラズマを発生させて、前記放出部から原子を放出させる電源と、
前記筒状体の内部で前記放出部に対して前記陽極を変位させる陽極駆動部と
前記陽極駆動部を制御して、前記放出部に対して前記陽極を所定周期毎に接近し又は離れるように変位させる制御部とを備えて、
前記複数の棒状の陽極の長手軸方向はそれぞれ前記放出部に大略平行な状態で、かつ、前記放出部が、前記原子を放出する対象の対象物の面に対して傾斜した状態で、前記筒状体の内部で前記プラズマを発生させて前記放出部から前記原子を放出するとともに、前記複数の棒状の陽極のうち、少なくとも前記対象物に近い側の前記陽極を前記放出部に対して変位させる原子線源。
A cylindrical body that is partially opened, acts as a cathode, has an emission part capable of emitting atoms, and generates plasma inside;
A plurality of rod-shaped anodes arranged inside the cylindrical body;
A power source electrically connected to the anode, applying a voltage to the anode, generating the plasma in the cylindrical body, and emitting atoms from the emitting portion;
An anode driving part for displacing the anode with respect to the discharge part inside the cylindrical body ;
The anode driving section controls the, Bei and a control unit for displacing the anode of such or away close to a predetermined cycle with respect to the emission regions Ete,
In the state where the longitudinal axis directions of the plurality of rod-shaped anodes are substantially parallel to the emission part, and the emission part is inclined with respect to the surface of the target object from which the atoms are emitted, The plasma is generated inside the object to emit the atoms from the emission part, and at least the anode on the side close to the object among the plurality of rod-like anodes is displaced with respect to the emission part. Atomic beam source.
前記陽極の前記変位に関連して、前記電源から前記陽極に印加される前記電圧を制御する制御装置をさらに備える請求項1に記載の原子線源。 The atomic beam source according to claim 1, further comprising a control device that controls the voltage applied to the anode from the power source in relation to the displacement of the anode. 筒状体を陰極とし、前記筒状体の内部に設けられた陽極に電圧を印加して前記筒状体の内部でプラズマを発生させて前記筒状体の一部が開口されて陰極として作用して、原子を放出可能な放出部から原子を放出するとともに、前記筒状体の内部で前記放出部に対して前記陽極を陽極駆動部により変位させるとともに、
前記陽極として複数の棒状の陽極が配置されており、前記複数の棒状の陽極の長手軸方向はそれぞれ前記放出部に大略平行な状態で、かつ、前記放出部が、前記原子を放出する対象の対象物の面に対して傾斜した状態で、前記筒状体の内部で前記プラズマを発生させて前記放出部から前記原子を放出するとともに、前記複数の棒状の陽極のうち、少なくとも前記対象物に近い側の前記陽極を前記放出部に対して変位させる、原子線放出方法。
The cylindrical body serves as a cathode, a voltage is applied to the anode provided inside the cylindrical body to generate plasma inside the cylindrical body, and a part of the cylindrical body is opened to act as a cathode And while discharging atoms from the discharge part capable of discharging atoms, the anode is displaced by the anode driving unit with respect to the discharge part inside the cylindrical body ,
A plurality of rod-shaped anodes are arranged as the anode, and the longitudinal axis directions of the plurality of rod-shaped anodes are substantially parallel to the emission portion, and the emission portion emits the atoms. In an inclined state with respect to the surface of the object, the plasma is generated inside the cylindrical body to emit the atoms from the emission part, and at least the object among the plurality of rod-shaped anodes An atomic beam emission method in which the anode on the near side is displaced with respect to the emission part .
前記陽極駆動部を制御して、前記放出部に対して前記陽極を所定周期毎に変位させつつ、前記筒状体の内部で前記プラズマを発生させて前記放出部から前記原子を放出する、請求項に記載の原子線放出方法。 Controlling the anode driving unit to displace the anode at predetermined intervals with respect to the emitting unit, and generating the plasma inside the cylindrical body to emit the atoms from the emitting unit. Item 4. The atomic beam emission method according to Item 3 . 前記陽極の前記変位に関連して、前記電源から前記陽極に印加される前記電圧を制御しながら、前記筒状体の内部でプラズマを発生させて前記開口部から原子を放出する、請求項3又は4に記載の原子線放出方法。 In relation to the displacement of said anode, while controlling the voltage applied to the anode from the power source to generate plasma in the interior of the tubular member to emit atoms from the opening, according to claim 3 Or 4. The atomic beam emission method according to 4. 筒状体内部にプラズマを発生させた原子線源から原子を対象物に放出して前記対象物の表面改質をする表面改質装置において、
載置台に載置された前記対象物の平面に垂直な軸に対し、前記原子線源における原子を放出する放出中心軸を傾斜して設置されるとともに、
前記原子線源として、請求項1又は2に記載の原子線源により構成する表面改質装置。
In the surface modification device for modifying the surface of the object by discharging atoms to the object from an atomic beam source that generates plasma inside the cylindrical body,
With respect to an axis perpendicular to the plane of the object placed on the mounting table, the emission center axis for emitting atoms in the atomic beam source is inclined and installed,
The surface modification apparatus comprised by the atomic beam source of Claim 1 or 2 as said atomic beam source.
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